Skalowalny system SCADA

Wiktor Susfał Łączność i Zarządzanie, Wdrożenia i Publikacje, Wizualizacja SCADA Tagi: , , , , ,
Skalowalna aplikacja SCADA - główne

Dowiedz się, w jaki sposób zaprojektować skalowalny system SCADA i ułatwić sobie tym samym zarządzanie aplikacją kontroli procesów.

Jeśli nie otwierają Ci się pełne rozmiary obrazków, klikaj w nie PPM i wybieraj „Otwórz w nowej karcie”.

Różne podejścia do projektowania aplikacji SCADA

Tradycyjne sposoby budowy systemów SCADA

Na przestrzeni czasu zmienia się podejście do tworzenia aplikacji kontroli procesów. Dawniej, integratorzy systemów wykonywali większość operacji ręcznie, natomiast sam proces projektowania sprowadzał się do poniższych kroków:

  • konfiguracji źródeł danych – powtarzanej dla każdego źródła,
  • dodania połączenia ze źródłem danych w systemie SCADA,
  • następnie, konfiguracji archiwizacji dla wybranych zmiennych,
  • dodania alarmów monitorujących wybrane zmienne,
  • zaprojektowania interfejsu do prezentacji wartości zmiennych.
Dawne podejście do projektowania aplikacji SCADA
Dawne podejście do projektowania aplikacji SCADA

Można zauważyć, że w celu ukończenia całej aplikacji, należy powtórzyć powyższy algorytm tyle razy, ile wynosi liczba zbieranych sygnałów. Nietrudno domyślić się, że w przypadku dużych systemów SCADA może być to kłopotliwe.

Dawne podejście do projektowania aplikacji SCADA - powtarzanie algorytmu
Dawne podejście do projektowania aplikacji SCADA – powtarzanie algorytmu

Powyższe podejście wprowadza bowiem 4 główne problemy:

  • wydłuża czas budowy i wdrożenia aplikacji,
  • zwiększa prawdopodobieństwo popełnienia błędów przy wielokrotnym powtarzaniu podobnych czynności,
  • utrudnia wprowadzanie modyfikacji dla już działającej aplikacji,
  • sprawia, że cała aplikacja jest nieprzejrzysta i niewygodna w obsłudze.

Nowe podejście do projektów SCADA

W dalszej części artykułu opowiemy, w jaki sposób możesz wykorzystać narzędzia od ICONICS, aby stworzyć prawdziwie skalowalny system SCADA. Dzięki produktom ICONICS, budowa przejrzystej aplikacji kontroli procesów może odbyć się prosto – bez programowania.

Wszystkie opisywane działania wykonujemy na pakiecie GENESIS64 w wersji 10.96, który stanowi trzon rozwiązań w zakresie oprogramowania SCADA od ICONICS.

Narzędzia ICONICS mogą służyć zarówno do zautomatyzowania procesu pozyskiwania danych do systemu SCADA, jak i do budowy inteligentnych interfejsów użytkownika. W skrócie, używając produktów ICONICS możemy:

  • tworzyć obiekty na podstawie wcześniej zdefiniowanych klas, które reprezentują monitorowane urządzenia,
  • następnie, grupować te obiekty w logiczne struktury, które odzwierciedlają ich fizyczne rozlokowanie,
  • automatyzować powyższy proces z wykorzystaniem arkuszy Excel zawierających listy posiadanych zasobów,
  • tworzyć interfejsy HMI, które samoistnie dostosują się do liczby i rodzaju monitorowanych zasobów.

Sam algorytm budowy systemów SCADA (przedstawiony w poprzednim podrozdziale) się nie zmienia. Dzięki ICONICS możesz go jednak maksymalnie zautomatyzować. Automatyzacja tworzenia projektu i nadawanie wzajemnych powiązań pomiędzy monitorowanymi sygnałami skutkuje dodatkowo tym, że modyfikacja istniejącej aplikacji jest bardzo prosta.

Skalowalny System SCADA

Skalowalny system SCADA z ICONICS

Tworzenie klas – szablonów dla obiektów

Narzędzie od ICONICS wchodzące w skład pakietu GENESIS64 – AssetWorX – pozwala na zdefiniowanie klas (szablonów) dla przyszłych obiektów. Takie podejście pozwala nie tylko ujednolicić projekt, lecz także przyspieszyć jego wdrożenie.

Jeśli posiadamy kilkaset urządzeń, które są do siebie bardzo podobne, możemy utworzyć jedną klasę zasobu. Te składowe klasy, które przyjmują różne wartości dla różnych urządzeń (np. ścieżki do zbieranych sygnałów), po prostu uzupełniamy parametrami. Następnie, dodając obiekty do naszego projektu, korzystamy z jednej wspólnej klasy, natomiast zmieniamy jedynie wartości poszczególnych parametrów.

Skalowalny system SCADA - Definicja klasy zasobu z użyciem parametrów
Definicja klasy zasobu z użyciem parametrów

Podstawową zaletą tego rozwiązania jest fakt, że minimalizujemy tu ryzyko pomyłek związanych z wielokrotnym wykonywaniem tych samych czynności. Ilość pracy jest ograniczona – korzystamy z pre-definiowanych klas, a uzupełniamy jedynie wartości parametrów.

Grupowanie zasobów w logiczne struktury

Narzędzie składowe GENESIS64 – AssetWorX, służy głównie do tworzenia drzew zasobów – uporządkowanych struktur dla obiektów, które odzwierciedlają ich fizyczne rozlokowanie. Dzięki temu nasz projekt staje się od razu bardziej przejrzysty.

Skalowalny system SCADA - gotowy obiekt w drzewie AssetWorX
Instancja klasy zasobu – gotowy obiekt w drzewie AssetWorX

Na przykład, na powyższym zdjęciu widzimy obiekt klasy AC o nazwie „Klimatyzator” znajdujący się w pomieszczeniu „Biuro 1A” na „Piętrze I” w „Biurowcu A”. Po prawej stronie widzimy listę parametrów (właściwą dla klasy AC) z ich indywidualnymi wartościami dla tego obiektu.

Możemy stworzyć dowolną ilość klas i dodawać dla każdej z nich dowolne ilości obiektów.

Niepodważalną zaletą AssetWorX jest również to, że obiekty znajdujące się w drzewie zasobów „wiedzą o sobie nawzajem”. Innymi słowy, wraz z dodaniem obiektu do drzewa, automatycznie tworzony jest dla niego zestaw domyślnych atrybutów. Do tych atrybutów należą na przykład zmienne:

  • ChildEquipmentCount – dla każdego obiektu zwróci liczbę obiektów potomnych, znajdujących się pod nim w drzewie,
  • ChildEquipmentNames – jest to wektor, który przechowuje nazwy obiektów potomnych dla każdego obiektu w drzewie,
  • i inne.
Automatyczne atrybuty w AssetWorX - informacje o topologii drzewa
Automatyczne atrybuty w AssetWorX – informacje o topologii drzewa

Automatyzacja budowy drzewa zasobów

Narzędzia od ICONICS pozwalają nawet na zautomatyzowanie tworzenia samego drzewa zasobów. Wystarczy jedynie, że w odpowiedni sposób uzupełnimy plik Excel tak, aby zawierał listę urządzeń, które chcemy wprowadzić do systemu. Każdy obiekt to osobny wiersz w arkuszu.

W standardowym przypadku, gdy chcemy jedynie zbudować nasze drzewo, arkusz Excela powinien zawierać co najmniej kolumny: TargetEquipment, InstanceName, EquipmentClass niosące informacje o:

  • docelowej lokalizacji zasobu w drzewie,
  • nazwie dla tworzonego zasobu,
  • klasie dla tworzonego zasobu.

Dalej, dodajemy kolumny które odpowiadają nazwom używanych parametrów. Jeśli dany parametr dotyczy dodawanego obiektu, uzupełniamy odpowiednią komórkę. Jeśli nie dotyczy – zostawiamy ją pustą.

Skalowalny system SCADA - automatyzacja budowy projektu za pomocą arkuszy Excel
Skalowalny system SCADA – automatyzacja budowy projektu za pomocą arkuszy Excel

Jeśli posiadamy już odpowiednio uzupełniony plik Excel, uruchamiamy narzędzie od ICONICS – Bulk Asset Configurator i podajemy ścieżkę do pliku. Narzędzie to doda automatycznie potrzebne elementy w drzewie zasobów AssetWorX.

Automatyczna Budowa Drzewa Zasobów z Wykorzystaniem Arkuszy Excel

Inteligentny interfejs użytkownika

Wdrażanie każdej aplikacji SCADA kończy przygotowanie odpowiedniego interfejsu użytkownika. Jak łatwo się domyślić, tutaj również istnieje spore pole manewru do automatyzacji czynności.

Dawniej każdą zmienną na ekranie trzeba było dodawać ręcznie. Niekiedy również wymagane było ręczne przerabianie tego samego interfejsu dla różnych urządzeń, tak aby prezentować różne zestawy danych.

Dziś, dzięki rozwiązaniom od ICONICS, większość zagadnień związanych z wizualizacją poddawana jest automatyzacji. Narzędzie do projektowania interfejsów – GraphWorX64 wyposażone jest w mechanizm Clone Dynamic, który pozwala natomiast na powielanie obiektów znajdujących się na ekranie.

Clone Dynamic przyjmuje tylko dwie informacje:

  • liczbę kopii obiektu do wykonania,
  • nazwę dla zmiennej (iteratora), który dla każdego z powielonych obiektów przyjmie wartość odpowiadającą jego numerowi.

Łącząc narzędzie Clone Dynamic z domyślnymi atrybutami obiektów drzewa AssetWorX (ChildEquipmentCount, ChildEquipmentNames …) możemy zaprojektować interfejs, który automatycznie dostosuje się do posiadanych zasobów.

Na przykład, na zdjęciach niżej pokazano, w jaki sposób interfejs składający się z jednego symbolu zmienia się automatycznie w zależności od obiektu wybranego z drzewa zasobów.

Inteligentny Interfejs SCADA - domyślnie jeden element do wielokrotnego powielania
Domyślnie jeden element, wizualizujący dane z pomieszczeń, do wielokrotnego powielania
Element powielony dla pomieszczeń na Piętrze I w Biurowcu A
Element powielony dla pomieszczeń na Piętrze I w Biurowcu A
Inteligentny Interfejs SCADA - element powielony dla pomieszczeń na Piętrze V w Biurowcu A
Element powielony dla pomieszczeń na Piętrze V w Biurowcu A

Na powyższych zdjęciach widzimy, że symbol wizualizujący dane z pojedynczego pomieszczenia powielano tyle razy, ile pomieszczeń było obecnych pod piętrem wybieranym z drzewa zasobów. Interfejs nie tylko powielił symbol, lecz również przyporządkował każdej z kopii unikalny zestaw danych do wizualizacji.

Podsumowanie

Oczywiście, ICONICS dysponuje zbyt szerokim wachlarzem narzędzi, aby możliwe było omówienie wszystkich funkcjonalności w jednym artykule. Jeśli masz jakieś wątpliwości lub potrzebujesz wskazówek, by móc zaprojektować swój własny skalowalny system SCADA, napisz do nas na adres:

iconics@elmark.com.pl

Dodatkowo, istnieje możliwość darmowego przetestowania systemu od ICONICS zdalnie – przez przeglądarkę. Skontaktuj się z nami pod powyższym adresem e-mail w celu ustalenia terminu zdalnego dostępu i ewentualnych konsultacji.

Jeśli wolisz testować oprogramowanie na własnym sprzęcie, pobierz za darmo wersję DEMO oprogramowania GENESIS64 ze strony producenta.

Na naszym blogu cyklicznie udostępniamy materiały o produktach ICONICS, więc jeśli chcesz wiedzieć więcej, przeczytaj poniższe artykuły.